(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、モース硬度が７より高い硬質砥粒を用いてラッピングする工程と、
前記ラッピングされた前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、砥粒を含まないポリシング液を用いてポリシングすることにより前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面に残留した前記硬質砥粒を除去する無砥粒ポリシング工程と、を備え、
前記ラッピングする工程において用いられる定盤は、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、およびＣｕの金属材料、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、およびＣｅＯ2の無機材料、ならびにフェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、およびイミド樹脂の有機材料の少なくともひとつを含む定盤、ならびにパッドをその上に固定した定盤のいずれかの定盤であり、
前記砥粒を含まないポリシング液のｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下であるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法。
【請求項２】
前記無砥粒ポリシング工程において、圧縮率が１．５％以上２０％以下のポリシングパッドを用いて、ポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下でポリシングする請求項１に記載のＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の表面処理により得られるＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項４】
表面粗さＲａが２ｎｍ以下である請求項３に記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項５】
加工変質層の厚さが５０ｎｍ以下である請求項３または請求項４に記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項６】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は高転位密度領域と低転位密度領域とを含み、前記低転位密度領域の表面と前記高転位密度領域の表面との高低差が３μｍ以下である請求項３から請求項５までのいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項７】
前記ＩＩＩ族窒化物結晶は高転位密度領域と低転位密度領域とを含み、前記低転位密度領域における全表面に対して前記低転位密度領域の平坦面領域が４０％以上の面積を有する請求項３から請求項５までのいずれかに記載のＩＩＩ族窒化物結晶。
【請求項８】
請求項３から請求項７までのいずれかのＩＩＩ族窒化物結晶と、前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物積層体。
【請求項９】
請求項３から請求項７までのいずれかのＩＩＩ族窒化物結晶を用いたＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法であって、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶を準備する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる工程と、を備えるＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法。
【請求項１０】
請求項３から請求項７までのいずれかのＩＩＩ族窒化物結晶と、前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、前記ＩＩＩ族窒化物層の最表層および前記ＩＩＩ族窒化物結晶の少なくとも一方の表面に形成されている電極と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイス。
【請求項１１】
請求項３から請求項７までのいずれかのＩＩＩ族窒化物結晶を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法であって、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶を準備する工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記ＩＩＩ族窒化物層の最表層および前記ＩＩＩ族窒化物結晶の少なくとも一方の表面に電極を形成する工程と、を備えるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの基板などに好適に用いられるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの基板などに用いるため、成長されたＩＩＩ族窒化物結晶の表面は、できるだけ平坦かつ低い不純物濃度となるように処理されることが好ましい。このため、米国特許第６３９９５００号明細書（特許文献１）には、Ｇａ1-X-YＡｌXＩｎYＮ結晶の表面を、砥粒を含まない塩基性のポリシング液を用いてポリシングした後、純水でポリシングすることが開示されている。
【０００３】
しかし、ＩＩＩ族窒化物結晶は化学的に安定であるため、上記のような砥粒を含まない塩基性のポリシング液を用いてポリシングをしてもポリシング効率が低かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３９９５００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、化学的に安定なＩＩＩ族窒化物結晶を効率的に表面処理するためには、砥粒を用いたラッピングまたはポリシングをする必要がある。特に、ＩＩＩ族窒化物結晶よりもモース硬度が高い、たとえば、モース硬度が７より高い硬質砥粒を用いてＩＩＩ族窒化物結晶をラッピングすることが好ましい。
【０００６】
しかし、ＩＩＩ族窒化物結晶をラッピングする際に、硬質砥粒が結晶表面に切り込んで機械的に表面層を除去するために、ラッピング後に硬質砥粒が結晶の表面に食い込まれて残留する。ＩＩＩ族窒化物結晶は、化学的に安定なため、薬液による表面のエッチングが進まない。そのため、薬液による洗浄処理では、結晶の表面に残留した硬質砥粒を十分に除去することができない。そのため、その結晶上にエピタキシャル層を形成するなどの後工程で、結晶表面に残留した砥粒による汚染の問題が生じる。
【０００７】
したがって、本発明は、ラッピング後に結晶表面に残留した硬質砥粒を除去して結晶表面の不純物を低減することができるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
ここで、ラッピング後に、モース硬度が７以下の軟質砥粒を用いたポリシングにより、ラッピング後の結晶表面に残留した硬質砥粒を除去することができる。しかし、軟質砥粒を用いたポリシング後に、軟質砥粒が結晶の表面に残留する。また、高転位密度領域と低転位密度領域とを含むＩＩＩ族窒化物結晶においては、高転位密度領域およびその周辺が多く除去されて、ダレが生じて有効面積が小さくなるという問題が生じる。
【０００９】
したがって、本発明は、ラッピング後に軟質砥粒を用いたポリシングをする場合、高転位密度領域およびその周辺における表面の過剰な除去を抑制してダレを防止でき、また、結晶の表面に残留した軟質砥粒を除去して結晶表面の不純物を低減することができるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、モース硬度が７より高い硬質砥粒を用いてラッピングする工程と、ラッピングされたＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、砥粒を含まないポリシング液を用いてポリシングすることによりＩＩＩ族窒化物結晶の表面に残留した硬質砥粒を除去する無砥粒ポリシング工程とを備え、ラッピングする工程において用いられる定盤は、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、およびＣｕの金属材料、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、およびＣｅＯ2の無機材料、ならびにフェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、およびイミド樹脂の有機材料の少なくともひとつを含む定盤、ならびにパッドをその上に固定した定盤のいずれかの定盤であり、砥粒を含まないポリシング液のｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下であるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法である。
【００１１】
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法における無砥粒ポリシング工程において、圧縮率が１．５％以上２０％以下のポリシングパッドを用いて、ポリシング圧力が０．９８ｋＰａ（１０ｇｆ／ｃｍ2）以上５８．８ｋＰａ（６００ｇｆ／ｃｍ2）以下でポリシングすることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記の表面処理により得られるＩＩＩ族窒化物結晶である。ここで、上記の表面処理により、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面粗さＲａを２ｎｍ以下とすることができる。また、加工変質層の厚さを５０ｎｍ以下とすることができる。また、上記ＩＩＩ族窒化物結晶は、低転位密度領域と高転位密度領域とを含み、低転位密度領域の表面と高転位密度領域の表面との高低差を３μｍ以下とすることができる。また、上記低転位密度領域と高転位密度領域とを含むＩＩＩ族窒化物結晶において、低転位密度領域における全表面に対して低転位密度領域の平坦面領域が４０％以上の面積を有することができる。
【００１３】
また、本発明は、上記のＩＩＩ族窒化物結晶と、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、を含むＩＩＩ族窒化物積層体である。また、本発明は、上記のＩＩＩ族窒化物結晶を用いたＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる工程と、を備えるＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法である。
【００１４】
また、本発明は、上記のＩＩＩ族窒化物結晶と、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層と、ＩＩＩ族窒化物層の最表層およびＩＩＩ族窒化物結晶の少なくとも一方の表面に形成されている電極と、を含むＩＩＩ族窒化物半導体デバイスである。また、本発明は、上記のＩＩＩ族窒化物結晶を用いたＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させる工程と、ＩＩＩ族窒化物層の最表層およびＩＩＩ族窒化物結晶の少なくとも一方の表面に電極を形成する工程と、を備えるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ラッピング後に結晶表面に残留した硬質砥粒を無砥粒ポリシングにより除去して、結晶表面の不純物を低減することができるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法を提供することができる。また、ラッピング後に軟質砥粒を用いたポリシングをする場合、ラッピング後に結晶表面に残留した硬質砥粒を軟質砥粒ポリシングにより除去し、さらに、軟質砥粒ポリシング後に結晶表面に残留した軟質砥粒を除去して、結晶表面の不純物を低減することができるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法におけるラッピング工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法における無砥粒ポリシング工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法における軟質砥粒ポリシング工程を示す概略断面図である。
【図４】軟質砥粒ポリシング工程後の高転位密度領域と低転位密度領域とを含むＩＩＩ族窒化物結晶を示す概略図である。ここで、（ａ）は概略平面図を示し、（ｂ）は概略断面図を示す。
【図５】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物積層体を示す概略断面図である。
【図６】本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（実施形態１）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法の一実施形態は、図１および図２を参照して、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、モース硬度が７より高い硬質砥粒１６を用いてラッピングする工程と、ラッピングされたＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、砥粒を含まないポリシング液２７を用いてポリシングする無砥粒ポリシング工程とを備え、砥粒を含まないポリシング液２７のｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法は、硬質砥粒を用いたラッピング工程後における砥粒を含まずｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下のポリシング液を用いた無砥粒ポリシング工程により、結晶表面に残留した硬質砥粒を除去して結晶表面の不純物を低減することができる。
【００１８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法は、図１を参照して、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、モース硬度が７より高い硬質砥粒１６を用いてラッピングする工程を備える。かかるラッピング工程によりＩＩＩ族窒化物結晶の表面を効率的にラッピングすることができる。
【００１９】
本実施形態のラッピング工程は、モース硬度が７より高い硬質砥粒１６を用いてＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を機械的に平滑化する工程をいい、たとえば、図１を参照して、回転軸１５ｃを中心にして定盤１５を回転させながら、砥粒供給口１９から定盤１５上に硬質砥粒１６を供給するとともに、ＩＩＩ族窒化物結晶１を固定した結晶ホルダ１１上に重り１４を載せてその回転軸１１ｃを中心にして回転させながらＩＩＩ族窒化物結晶１を、硬質砥粒１６が供給された定盤１５に押し当てることによって、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面をラッピングすることができる。
【００２０】
ここで、定盤１５は、ラッピングを円滑に行なえるものであれば特に制限はないが、Ｓｎ（スズ）、Ｓｎ−Ｂｉ（スズ−ビスマス）合金、Ｓｎ−Ｓｂ（スズ−アンチモン）合金、Ｓｎ−Ｐｂ（スズ−鉛）合金、Ｃｕ(銅)などの金属材料、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）、ＳｉＯ2（二酸化ケイ素）、ＣｅＯ2（酸化セリウム）などの無機材料、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂などの有機材料などを含む定盤、およびそれらを複合させた定盤が好ましく用いられる。また、定盤１５上にバッド（図示せず）を固定し、その上に硬質砥粒１６を散布して上記と同様にラッピングすることができる。
【００２１】
また、硬質砥粒１６は、モース硬度が７より高ければ特に制限はないが、ダイヤモンド、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの材料を含む砥粒が好ましく用いられる。これらの砥粒の種類および粒径は、それらの機械的なラッピング作用を考慮してから選定される。ラッピング速度を高めるためには、高硬度で粒径の大きな砥粒が用いられる。表面粗さＲａおよびＲｙを小さくして平滑な面にする、および／または、加工変質層を少なくするためには、低硬度で粒径の小さな砥粒が使用される。研磨時間を短縮して平滑な表面を得るためには、粒度の大きな砥粒から小さな砥粒へと多段階のラッピングが行われる。
【００２２】
なお、ここで、表面粗さＲａとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積を抜き取り、この抜き取り部分の平均面から測定曲面までの距離（偏差）の絶対値を合計してそれを基準面積で平均した値をいう。また、表面粗さＲｙとは、粗さ曲面から、その平均面の方向に基準面積を抜き取り、この抜き取り部分の平均面から最も高い山頂までの高さと最も低い谷底までの深さとの和をいう。表面粗さＲａおよびＲｙは、ＡＦＭ（原子間顕微鏡）観察により確認できる。また、加工変質層とは、結晶表面の研削または研磨によって結晶の表面側領域に形成される結晶格子が乱れた層をいい、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察、ＣＬ(カソードルミネッセンス)観察によりその層の存在およびその厚さを確認できる。
【００２３】
なお、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を機械的に平滑化する工程として、ラッピングの他にグラインディングを用いることができる。グラインディングでは、硬質砥粒をバインダーで固定した砥石が用いられ、ラッピングと比較して高速度でＩＩＩ族窒化物結晶の表面を除去して平滑化することができる。
【００２４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法は、図２を参照して、ラッピングされたＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、砥粒を含まないポリシング液２７を用いてポリシングする無砥粒ポリシング工程を備える。かかる無砥粒ポリシング工程により、結晶に残留した硬質砥粒を除去して結晶表面の不純物を低減することができる。
【００２５】
本実施形態の無砥粒ポリシング工程は、砥粒を含まないポリシング液を用いてＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を化学的に平滑化する工程をいい、たとえば、図２を参照して、回転軸２５ｃを中心にして定盤２５上に固定されたポリシングパッド２８を回転させながら、ポリシング液供給口２９からポリシングパッド２８上に砥粒を含まないポリシング液２７を供給するとともに、ＩＩＩ族窒化物結晶１を固定した結晶ホルダ２１上に重り２４を載せてその回転軸２１ｃを中心にして回転させながらＩＩＩ族窒化物結晶１を、上記ポリシングパッド２８に押し当てることによって、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面に残留する砥粒などの不純物を効率よく除去することができる。
【００２６】
ここで、定盤２５は、無砥粒ポリシングを円滑に行なえるものであれば特に制限はないが、ステンレス、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材料、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの無機材料、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂などの有機材料などを含む定盤、およびそれらを複合させた定盤が好ましく用いられる。
【００２７】
無砥粒ポリシング工程において用いられる砥粒を含まないポリシング液のｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下である。ｐＨが１より小さいまたは１４より大きいと結晶の表面粗さＲａおよびＲｙが大きくなる。また、ｐＨが６．５より大きく８．５より小さいと結晶表面の不純物を除去する効果が小さい。同様の理由から、ｐＨは２以上４以下または１０以上１２以下がより好ましい。
【００２８】
ここで、砥粒を含まないポリシング液のｐＨ調整には、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などの無機酸、蟻酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、コハク酸、フタル酸、マレイン酸、フマル酸などの有機酸、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどの無機アルカリ、ＮＨ4ＯＨ、アミンなどの有機アルカリ、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などの無機塩、クエン酸塩、リンゴ酸塩などの有機塩などが用いられる。これらのｐＨ調整剤中で、結晶表面の不純物の除去効果を高める観点から、無機酸および無機アルカリよりも、金属元素を含まない有機酸、有機アルカリが好ましい。また、有機酸の中でも、カルボキシル基が２以上の多価カルボン酸が好ましい。さらに、後述の酸化剤を添加することによってもｐＨを調整することもできる。
【００２９】
また、砥粒を含まないポリシング液は酸化剤を含むことが好ましい。砥粒を含まないポリシング液は、酸化剤を含むことにより、ＯＲＰ（酸化還元電位）が高くなり、結晶表面に残留する砥粒などの不純物の除去効果が高くなる。ここで、酸化剤としては、特に制限はないが、ＯＲＰを高める観点から、次亜塩素酸、トリクロロイソシアヌル酸などの塩素化イソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムなどの塩素化イソシアヌル酸塩、過マンガン酸カリウムなどの過マンガン酸塩、ニクロム酸カリウムなどのニクロム酸塩、臭素酸カリウムなどの臭素酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、硝酸、過酸化水素水、オゾンなどが好ましく用いられる。
【００３０】
ここで、結晶表面に残留する砥粒などの不純物の除去効果を高める観点から、砥粒を含まないポリシング液は、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）との間に以下の関係があることが好ましい。すなわち、１≦ｘ≦６の酸性条件においては、
−５０ｘ＋１０００＜ｙ＜−５０ｘ＋１８００              ・・・（１）
また、８．５≦ｘ≦１４のアルカリ性条件においては、
−５０ｘ＋８００＜ｙ＜−５０ｘ＋１５００                ・・・（２）
の関係を満たすことが好ましい。
【００３１】
また、砥粒を含まないポリシング液には、不純物の除去効果を高める観点から、さらに界面活性剤を添加することができる。砥粒を含まないポリシング液に添加される界面活性剤は、特に制限はなく、アニオン性、カチオン性またはノニオン性のものを用いることができるが、不純物除去効果が高い観点から、アニオン性またはカチオン性の界面活性剤などが好ましく用いられる。
【００３２】
ここで、ＩＩＩ族窒化物結晶は、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、昇華法などの各種気相法、溶液法（フラックス法を含む）などの各種液相法により成長される。ＩＩＩ族窒化物結晶の成長において、結晶内の転位密度を低減するために、下地基板上に開口部を有するＳｉＯ2などのマスク層を形成して、その上にＩＩＩ族窒化物結晶をファセット成長させる場合がある（たとえば、特開２００３−１６５７９９号公報、特開２００３−１８３１００号公報などを参照。）。
【００３３】
図４を参照して、上記のファセット成長によって成長されたＩＩＩ族窒化物結晶１は、結晶中に存在する転位が集められた高転位密度領域１ｈと、転位が低減した低転位密度領域１ｋとが存在する。ここで、高転位密度領域１ｈと低転位密度領域１ｋとを含むＩＩＩ族窒化物結晶は、低転位密度領域に対して高転位密度領域がストライプ状に配置されている構造（ストライプ型構造、図４を参照）または低転位密度領域に対して高転位密度領域がドット状に配列されている構造（ドット型構造、図示せず）などを有する。また、ＩＩＩ族窒化物結晶１中の高転位密度領域１ｈおよび低転位密度領域１ｋは、ＣＬ観察（日立製作所製Ｓ−４３００）などにより観察することができる。
【００３４】
上記のファセット成長法により成長されたＩＩＩ族窒化物結晶において、低転位密度領域１ｋの表面はＧａ原子表面であるが、高転位密度領域１ｈの表面はＮ原子表面である。このため、高転位密度領域１ｈの表面は、低転位密度領域１ｋの表面に比べて、化学的なポリシンングの速度が大きい。したがって、図４を参照して、高転位密度領域１ｈと低転位密度領域１ｋとを含むＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、無砥粒ポリシングなどの化学的ポリシングをすると、高転位密度領域１ｈの表面は、低転位密度領域１ｋの表面に比べて凹む。
【００３５】
このため、本実施形態の無砥粒ポリシング工程において、圧縮率が１．５％以上２０％以下のポリシングパッド２８を用いることが好ましい。ポリシングパッド２８の圧縮率が１．５％より小さいと、無砥粒ポリシング後の結晶の表面粗さＲａおよびＲｙが大きくなる。ポリシングパッド２８の圧縮率が２０％より大きいと、不純物の除去効果が小さくなり、ＩＩＩ族窒化物結晶の高転位密度領域１ｈの表面の凹みが大きくなり、また、低転位密度領域１ｋの表面における平坦面領域１ｐｓが小さくなる。かかる観点から、無砥粒ポリシング工程において用いられるポリシングパッドの圧縮率は、３％以上１０％以上がより好ましい。
【００３６】
上記の観点から、ポリシングパッド２８は、ポリウレタンなどから形成され、スウェード、不織布、エラストマー、発泡体（フォーム）などの形態を有していることが好ましい。
【００３７】
ここで、本願において、ポリシングパッドの圧縮率は、初荷重Ｗ1をパッドに負荷して１分後のパッドの厚さＴ1と、荷重をＷ2に増して１分後のパッドの厚さＴ2からを用いて、次式（Ａ）
圧縮率(％)＝  (Ｔ1−Ｔ2)  ／  Ｔ2  ×  １００          （Ａ）
により定義される。ここで、圧縮率の算出においては、初荷重Ｗ1を１００ｇ、荷重Ｗ2を１６００ｇとした。
【００３８】
また、無砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力は、０．９８ｋＰａ（１０ｇｆ／ｃｍ2）以上５８．８ｋＰａ（６００ｇｆ／ｃｍ2）以下であることが好ましい。ポリシング圧力が０．９８ｋＰａ（１０ｇｆ／ｃｍ2）より小さいと、結晶表面に残留した硬質砥粒などの不純物の除去効果が小さくなり、また、結晶表面全体の平滑化の効果が小さくなる。ポリシング圧力が５８．８ｋＰａ（６００ｇｆ／ｃｍ2）より大きいと、結晶の表面粗さＲａおよびＲｙが大きくなり、また、低転位密度領域１ｋの表面における平坦面領域１ｐｓが小さくなる。かかる観点から、無砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力は、４．９ｋＰａ（５０ｇｆ／ｃｍ2）以上３９．２ｋＰａ（４００ｇｆ／ｃｍ2）以下がより好ましい。
【００３９】
また、硬質砥粒をさらに除去するため、上記無砥流ポリシング工程の後に、水による洗浄工程を設けることができる。洗浄の方法には、特に制限はなく、超音波洗浄、スクラブ洗浄などが用いられるが、硬質砥粒の除去効果を高める観点からスクラブ洗浄が好ましい。スクラブ洗浄は、ポリシング後に結晶表面が乾燥する前に行なうことが好ましい。スクラブ洗浄によれば、結晶の主表面だけでなく側表面の不純物を効果的に除去することができる。
【００４０】
なお、硬質砥粒がバインダーにより固定されている砥石を用いてグラインディングされたＩＩＩ族窒化物結晶１の表面についても、砥粒を含まないポリシング液２７を用いてポリシングすることができる。かかる無砥粒ポリシング工程により、結晶に残留した硬質砥粒を除去して結晶表面の不純物を低減することができる。
【００４１】
（実施形態２）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法の他の施形態は、図１〜図３を参照して、実施形態１の表面処理方法のラッピングする工程（図１）後、無砥粒ポリシング工程（図２）前に、ラッピングされた表面を、モース硬度が７以下の軟質砥粒３６を含むポリシング液３７を用いてポリシングする軟質砥粒ポリシング工程（図３）をさらに備える。かかる軟質砥粒ポリシング工程により、結晶の表面に残留している硬質砥粒を除去することができる。また、軟質砥粒ポリシング工程により結晶の表面に残留する軟質砥粒は、その後に行なわれる無砥粒ポリシング工程により除去される。
【００４２】
すなわち、本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の表面処理方法は、ＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、モース硬度が７より高い硬質砥粒を用いてラッピングする工程（図１）と、ラッピングされたＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、モース硬度が７以下の軟質砥粒３６を含むポリシング液３７を用いてポリシングする軟質砥粒ポリシング工程（図３）と、軟質砥粒ポリシングされたＩＩＩ族窒化物結晶の表面を、砥粒を含まないｐＨが１以上６以下または８．５以上１４以下のポリシング液を用いてポリシングする無砥粒ポリシング工程（図２）と、を備える。
【００４３】
ここで、本実施形態のラッピング工程は、実施形態１のラッピング工程と同様である。本実施形態の軟質砥粒ポリシング工程とは、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を化学機械的に平滑化する工程をいい、たとえば、図３を参照して、回転軸３５ｃを中心にして定盤３５上に固定されたポリシングパッド３８を回転させながら、ポリシング液供給口３９からポリシングパッド３８上に軟質砥粒３６を含むポリシング液３７を供給するとともに、ＩＩＩ族窒化物結晶１を固定した結晶ホルダ３１上に重り３４を載せてその回転軸３１ｃを中心にして回転させながらＩＩＩ族窒化物結晶１を、上記ポリシングパッド３８に押し当てることによって、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を化学機械的にポリシングすることができる。かかる軟質砥粒ポリシング工程により、結晶の表面に残留していた硬質砥粒を除去することができる。
【００４４】
ここで、定盤３５は、軟質砥粒ポリシングを円滑に行なえるものであれば特に制限はないが、ステンレス、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素な（ＳｉＣ）どの無機材料、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂などの有機材料などを含む定盤、およびそれらを複合させた定盤が好ましく用いられる。
【００４５】
軟質砥粒ポリシング工程において用いられる軟質砥粒は、モース硬度が７以下であれば特に制限はないが、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＣｅＯ2、ＭｎＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、Ｆｅ3Ｏ4、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3Ｏ4、ＧｅＯ2、Ｇａ2Ｏ3、Ｉｎ2Ｏ3などの材料を含む砥粒が好ましく用いられる。後工程の無砥粒ポリシングにおける軟質砥粒の除去性を高める観点から、軟質砥粒の金属元素は、イオン化傾向が大きいものが好ましい。さらに、後述する洗浄における軟質砥粒の除去性をも高める観点から、Ｈ（水素）よりもイオン化傾向が大きいものがより好ましい。
【００４６】
また、軟質砥粒３６を含むポリシング液３７は、特に制限はないが、結晶表面に残留している硬質砥粒などの不純物の除去効果を高める観点から、砥粒を含まないポリシング液と同様のｐＨを有することが好ましい。すなわち、軟質砥粒３６を含むポリシング液３７のｐＨは、１以上６以下または８．５以上１４以下が好ましく、２以上４以下または１０以上１２以下がより好ましい。また、軟質砥粒を含むポリシング液のｐＨ調整には、砥粒を含まないポリシング液と同様の無機酸、有機酸、無機アルカリ、有機アルカリ、無機塩、有機塩および酸化剤を用いることができる。また、これらのｐＨ調整剤中で、結晶表面の不純物の除去効果を高める観点から、無機酸および無機塩より金属元素を含まない有機酸および有機アルカリが好ましい。また、有機酸の中でも、カルボキシル基が２以上の多価カルボン酸が好ましい。
【００４７】
また、結晶表面に残留する硬質砥粒などの不純物の除去効果を高める観点から、軟質砥粒を含むポリシング液は、砥粒を含まないポリシング液と同様に、ｐＨの値ｘとＯＲＰの値ｙ（ｍＶ）との間に以下の関係があることが好ましい。すなわち、１≦ｘ≦６の酸性条件においては、
−５０ｘ＋１０００＜ｙ＜−５０ｘ＋１８００              ・・・（３）
また、８．５≦ｘ≦１４のアルカリ性条件においては、
−５０ｘ＋８００＜ｙ＜−５０ｘ＋１５００                ・・・（４）
の関係を満たすことが好ましい。
【００４８】
ここで、ＩＩＩ族窒化物結晶は、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法、昇華法などの各種気相法、溶液法（フラックス法を含む）などの各種液相法により成長される。ＩＩＩ族窒化物結晶の成長において、結晶内の転位密度を低減するために、下地基板上に開口部を有するＳｉＯ2などのマスク層を形成して、その上にＩＩＩ族窒化物結晶をファセット成長させる場合がある（たとえば、特開２００３−１６５７９９号公報、特開２００３−１８３１００号公報などを参照。）。図４を参照して、かかるファセット成長によって成長されたＩＩＩ族窒化物結晶１は、結晶中に存在する転位が集められた高転位密度領域１ｈと、転位が低減した低転位密度領域１ｋとが存在する。ここで、高転位密度領域１ｈと低転位密度領域１ｋとを含むＩＩＩ族窒化物結晶は、低転位密度領域に対して高転位密度領域がストライプ状に配置されている構造（ストライプ型構造、図４を参照）または低転位密度領域に対して高転位密度領域がドット状に配列されている構造（ドット型構造、図示せず）などを有する。また、ＩＩＩ族窒化物結晶１中の高転位密度領域１ｈおよび低転位密度領域１ｋは、ＣＬ観察（日立製作所製Ｓ−４３００）などにより観察することができる。
【００４９】
上記のファセット成長法により成長されたＩＩＩ族窒化物結晶において、低転位密度領域１ｋの表面はＧａ原子表面であるが、高転位密度領域１ｈの表面はＮ原子表面である。このため、高転位密度領域１ｈの表面は、低転位密度領域１ｋの表面に比べて、化学機械的なポリシンングの速度が大きい。したがって、図４を参照して、高転位密度領域１ｈと低転位密度領域１ｋとを含むＩＩＩ族窒化物結晶１の表面を、軟質砥粒を含むポリシング液によるポリシングなどの化学機械的ポリシングをすると、高転位密度領域１ｈの表面は、低転位密度領域１ｋの表面に比べて凹む。
【００５０】
このため、本実施形態の軟質砥粒ポリシング工程において、圧縮率が０．８％以上５％以下のポリシングパッド３８を用いて、ポリシング圧力が４．９ｋＰａ（５０ｇｆ／ｃｍ2）以上９８ｋＰａ（１０００ｇｆ／ｃｍ2）以下でポリシングすることが好ましい。かかる観点から、ポリシングパッド３８は、ポリウレタンなどから形成され、スウェード、不織布、エラストマー、発泡体（フォーム）などの形態を有していることが好ましい。
【００５１】
ポリシングパッド３８の圧縮率が０．８％より小さいと、軟質砥粒ポリシング後の結晶の表面粗さＲａおよびＲｙが大きくなる。ポリシングパッド３８の圧縮率が５％より大きいと、ＩＩＩ族窒化物結晶の高転位密度領域１ｈの表面の凹みが大きくなり、低転位密度領域１ｋの表面における平坦面領域１ｐｓが小さくなる。かかる観点から、ポリシングパッド３８の圧縮率は、１％以上３％以下がより好ましい。
【００５２】
また、ポリシング圧力が４．９ｋＰａ（５０ｇｆ／ｃｍ2）より小さいと、結晶表面に残留した硬質砥粒などの不純物の除去効果が小さくなり、また、結晶表面全体の平滑化の効果が小さくなる。ポリシング圧力が９８．１ｋＰａ（１０００ｇｆ／ｃｍ2）より大きいと、結晶の表面粗さＲａ，Ｒｙが大きくなり、高転位密度領域の表面の凹みが大きくなり、また、低転位密度領域１ｋの表面における平坦面領域１ｐｓが小さくなる。かかる観点から、ポリシング圧力は、９．８ｋＰａ（１００ｇｆ／ｃｍ2）以上６８．６ｋＰａ（７００ｇｆ／ｃｍ2）以下がより好ましい。
【００５３】
本実施形態の無砥粒ポリシング工程は、ラッピングされたＩＩＩ族窒化物結晶の表面に替えて軟質砥粒ポリシングされたＩＩＩ族窒化物結晶の表面をポリシングすること以外は、実施形態１の無砥粒ポリシング工程と同様である。かかる無砥粒ポリシング工程により、結晶表面に残留する軟質砥粒などの不純物が除去される。
【００５４】
また、軟質砥粒をさらに除去するため、上記無砥流ポリシング工程の後に、水による洗浄工程を設けることができる。洗浄の方法には、特に制限はなく、超音波洗浄、スクラブ洗浄などが用いられるが、軟質砥粒の除去効果を高める観点からスクラブ洗浄が好ましい。スクラブ洗浄は、ポリシング後に結晶表面が乾燥する前に行なうことが好ましい。スクラブ洗浄によれば、結晶の主表面だけでなく側表面の不純物を効果的に除去することができる。
【００５５】
（実施形態３）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物結晶の一実施形態は、図２を参照して、実施形態１または実施形態２の表面処理より得られるＩＩＩ族窒化物結晶１である。本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶は、実施形態１または実施形態２の表面処理がされているため、結晶表面に残留する硬質砥粒、軟質砥粒などの不純物が除去されている。このため、本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させることにより、歩留りよく高特性の半導体デバイスが得られる。
【００５６】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶１は、結晶表面上に１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させて歩留りよく高特性の半導体デバイスを得る観点から、表面粗さＲａは、２ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以下がより好ましい。また、同様の観点から、表面粗さＲｙは、２０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましい。さらに、同様の観点から、ＩＩＩ族窒化物結晶の加工変質層の厚さは、５０ｎｍ以下が好ましく、３０ｎｍ以下がより好ましい。
【００５７】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶は、結晶表面における転位密度が均一な結晶であっても、結晶表面における転位密度が不均一な結晶であってもよい。結晶表面における転位密度が不均一な結晶として、図４に示すような低転位密度領域１ｋと高転位密度領域１ｈとを含む結晶が挙げられる。
【００５８】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶は、図４を参照して、低転位密度領域１ｋの表面と高転位密度領域１ｈの表面との高低差Ｄが３μｍ以下であることが好ましい。低転位密度領域１ｋの表面と高転位密度領域１ｈの表面との高低差Ｄが３μｍ以下のＩＩＩ族窒化物結晶１の表面上に、１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させることにより、歩留りよく高特性の半導体デバイスが得られる。
【００５９】
また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物結晶は、図４を参照して、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓに対して低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓが４０％以上の面積を有することが好ましい。ここで、低転位密度領域１ｋにおける平坦面領域１ｐｓは、低転位密度領域１ｋの表面の最高点Ｐ0または最高線Ｌ0から低転位密度領域の外縁に向かって一定距離１０μｍの間隔で点Ｐ1、点Ｐ2、・・・、点Ｐk-1、点Ｐk（ここでｋは正の整数）をとるとき、低転位密度領域１ｋの表面の最高点Ｐ0または最高線Ｌ0においてその表面（平面に近い曲面である）に接する基準平面Ｑに対して、点Ｐk-1と点Ｐkとを含む直線がなす傾き角θが０．１°未満となる任意の点Ｐkが存在する面領域と定義する。かかる、平坦面領域１ｐｓは、低転位密度領域１ｋの表面の中心部から外縁部に向かって連続的に存在する。ポリシング時に高転位密度領域１ｈが除去されやすいために、高転位密度領域１ｈ付近に位置する低転位密度領域１ｋの外縁部は、低転位密度領域１ｋの中心部に比べて優先的に除去され、形状ダレが生じる。そのために上記傾き角θが大きくなり、０．１°以上となる領域が生じる。また、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓの面積に対する低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓの面積の割合（百分率）を、平坦面領域率（単位：％）と定義する。
【００６０】
また、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓに対して低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓが４０％以上の面積を有するＩＩＩ族窒化物結晶（すなわち、平坦面領域率が４０％以上のＩＩＩ族窒化物結晶）の表面上に、１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させることにより、歩留りよく高特性のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られる。かかる観点から、平坦面領域率は、６０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
【００６１】
（実施形態４）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物積層体は、図５を参照して、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶１と、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物積層体５００は、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０を有するため、ＰＬ（フォトルミネッセンス）法により発光させた光の強度（ＰＬ強度）が高い。
【００６２】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物積層体は、より具体的には、図５を参照して、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面上に、エピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層として、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２が順次置かれている。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する。
【００６３】
（実施形態５）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法は、図５を参照して、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶１を用いたＩＩＩ族窒化物積層体５００の製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０をエピタキシャル成長させる工程と、を備える。かかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に、１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させることにより、ＰＬ法により発光させた光の強度（ＰＬ強度）が高いＩＩＩ族窒化物積層体が得られる。
【００６４】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物積層体の製造方法は、図５を参照して、たとえば、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をＭＯＣＶＤ装置内に配置して、このｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面上に、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法により、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０として、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２を順次エピタキシャル成長させる。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造とする。
【００６５】
（実施形態６）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、図６を参照して、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶１と、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０と、ＩＩＩ族窒化物層６５０の最表層およびＩＩＩ族窒化物結晶１の少なくとも一方の表面に形成されている電極６６１，６６２と、を含む。本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００は、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶の表面上にエピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０を有するため、発光強度が高い。
【００６６】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、より具体的には、図６を参照して、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面上に、エピタキシャル成長された少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０層として、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２が順次置かれている。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する。
【００６７】
また、本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスは、ＩＩＩ族窒化物層６５０の最表層およびＩＩＩ族窒化物結晶１の少なくとも一方の表面に形成されている電極として、ＩＩＩ族窒化物層６５０の最表層であるｐ型ＧａＮ層６３２上に第２の電極６６２（ｐ側電極）が置かれ、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の他方の主表面上に第１の電極６６１（ｎ側電極）が置かれている。
【００６８】
なお、上記のＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００としてのＬＥＤ（発光ダイオード、以下同じ）を含む半導体デバイス７００は、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００の第２の電極（ｐ側電極）がはんだ層６７０で導電体６８２にボンディングされており、第１の電極（ｎ側電極）が導電体６８１にワイヤ６９０でボンディングされている。
【００６９】
（実施形態７）
本発明にかかるＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、実施形態３のＩＩＩ族窒化物結晶を用いた半導体デバイスの製造方法であって、ＩＩＩ族窒化物結晶１を準備する工程と、ＩＩＩ族窒化物結晶１の表面上に少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０をエピタキシャル成長させる工程と、ＩＩＩ族窒化物層６５０の最表層およびＩＩＩ族窒化物結晶１の少なくとも一方の表面に電極を形成する工程と、を備える。かかるＩＩＩ族窒化物結晶の表面上に、１層以上のＩＩＩ族窒化物層をエピタキシャル成長させることにより、歩留りよくＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られる。
【００７０】
本実施形態のＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造方法は、図６を参照して、たとえば、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をＭＯＣＶＤ装置内に配置して、このｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面上に、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相堆積）法により、少なくとも１層のＩＩＩ族窒化物層６５０として、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２を順次エピタキシャル成長させる。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造とする。
【００７１】
次に、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の他方の主表面上に第１の電極６６１として、直径１００μｍのｎ側電極を形成する。一方、ｐ型ＧａＮ層６３２上に第２の電極６６２として、ｐ側電極を形成する。上記積層体を４００μｍ角にチップ化して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を得る。
【００７２】
その後、上記ｐ側電極をはんだ層６７０で導電体６８２にボンディングし、上記ｎ側電極と導電体６８１とをワイヤ６９０でボンディングして、ＬＥＤを含む半導体デバイス７００を得る。
【実施例】
【００７３】
（実施例Ａ１〜Ａ７、比較例ＡＲ１，ＡＲ２）
１．ラッピング工程
ＨＶＰＥ法により成長させたｎ型ＧａＮ結晶を、{０００１}面に平行な面でスライスして直径５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍのｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を得た。図１を参照して、このｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の裏面（Ｎ原子表面。この表面を（０００−１）表面とする。）をセラミックス製の結晶ホルダ１１にワックスで貼り付けた。ラップ装置（図示せず）に直径３００ｍｍの定盤１５を設置し、砥粒供給口１９から粒径２μｍのダイヤモンド砥粒（硬質砥粒１６）をＳｎ（スズ）製の定盤１５に散布しながら、定盤１５をその回転軸１５ｃを中心にして回転させるとともに、結晶ホルダ１１上に重り１４を載せることによりｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を定盤１５に押し付けながら、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を結晶ホルダ１１の回転軸１１ｃを中心にして回転させることにより、ｎ型ＧａＮ結晶の表面（Ｇａ原子表面。この表面を（０００１）面とする。）をラッピングした。なお、ダイヤモンド砥粒のモース硬度は１０である。
【００７４】
ここで、ラッピング圧力は２９．４ｋＰａ（３００ｇｆ／ｃｍ2）とし、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）および定盤１５の回転数はいずれも３０ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）〜１００ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）、ラッピング時間は３０分間とした。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは３０ｎｍ、表面粗さＲａは３．０ｎｍであった。
【００７５】
２．無砥粒ポリシング工程
次に、図１および図２を参照して、結晶ホルダ１１（図２においては結晶ホルダ２１に相当する）に固定したままラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を以下のようにして無砥粒ポリシングした。ポリシング装置（図示せず）に設置された直径３８０ｍｍの定盤２５上にポリシングパッド２８を設置し、ポリシング液供給口２９から砥粒を含まないポリシング液２７をポリシングパッド２８に供給しながら、回転軸２５ｃを中心にしてポリシングパッド２８を回転させるとともに、結晶ホルダ２１上に重り２４を載せることにより結晶ホルダ２１に固定されたラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をポリシングパッド２８に押し付けながら、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を結晶ホルダ２１の回転軸２１ｃを中心にして回転させることにより、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面）をポリシングした。
【００７６】
ここで、砥粒を含まないポリシング液２７としては、表１に示す酸および酸化剤を含み、表１に示すｐＨおよびＯＲＰを有する液を用いた。表１中のＴＣＩＡはトリクロロイソシアヌル酸を示し、ＤＣＩＡ−Ｎａはジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを示す。また、ポリシングパッド２８としては、表１に示す圧縮率を有するポリウレタン製の不織布パッドを用いた。また、定盤２５としてはステンレス定盤を用いた。ポリシング条件について、ポリシング圧力は２９．４ｋＰａ（３００ｇｆ／ｃｍ2）とし、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）およびポリシングパッド２８の回転数はいずれも３０ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）〜１００ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）、ポリシング時間は３０分間とした。
【００７７】
上記工程により、表１に示す実施例Ａ１〜Ａ７、比較例ＡＲ１およびＡＲ２の結晶の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度および表面粗さＲａおよびＲｙを測定した。ここで、不純物であるＣ（炭素）の濃度は、ＡＥＳ（オージェ電子分光）法により測定した。このＣは、ダイヤモンド砥粒に由来するものと考えられる。また、表面粗さＲａおよびＲｙは、結晶表面の１０μｍ×１０μｍの正方形の範囲内におけるＡＦＭ（原子間顕微鏡）観察から算出した。結果を表１にまとめた。
【００７８】
【表１】
0005668769.tif 000002
【００７９】
表１を参照して、実施例Ａ１〜Ａ７に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度１０を有するダイヤモンド砥粒）を用いたラッピング工程と、砥粒を含まないｐＨが１以上６以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、表面粗さＲａおよびＲｙが低い結晶表面が得られた。また、比較例ＡＲ１においては、砥粒を含まないポリシング液のｐＨが０．５であり、１より小さいことから、表面粗さＲａおよびＲｙが大きくなった。また、比較例ＡＲ２においては、ｐＨが７であり、６より大きいことから、結晶表面に残留する不純物であるＣ（炭素）の濃度が高くなった。
【００８０】
（実施例Ｂ１〜Ｂ５、比較例ＢＲ１）
１．ラッピング工程
硬質砥粒１６として粒径３μｍのダイヤモンド砥粒を用いたこと、定盤１５としてＳｎ−Ｂｉ（Ｂｉ含有率：２質量％）合金製の定盤を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面）のラッピング工程を行なった。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは５８ｎｍ、表面粗さＲａは５．１ｎｍであった。
【００８１】
２．無砥粒ポリシング工程
次に、砥粒を含まないポリシング液２７として、表２に示すアルカリおよび酸化剤を含み、表２に示すｐＨおよびＯＲＰを有する液を用いたこと、また、ポリシングパッド２８として、表２に示す圧縮率を有するポリウレタン製のスウェードパッドを用いたこと、また、定盤２５としてステンレス製の定盤を用いたこと、また、ポリシング圧力を１９．６ｋＰａ（２００ｇｆ／ｃｍ2）としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面）の無砥粒ポリシング工程を行なった。ここで、表２中のＴＣＩＡはトリクロロイソシアヌル酸を示し、ＤＣＩＡ−Ｎａはジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを示す。
【００８２】
上記工程により、表２に示す実施例Ｂ１〜Ｂ５および比較例ＢＲ１の結晶の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度および表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。ここで、不純物であるＣ（炭素）の濃度、表面粗さＲｙおよびＲａは、実施例Ａ１と同様にして求めた。結果を表２にまとめた。
【００８３】
【表２】
0005668769.tif 000003
【００８４】
表２を参照して、実施例Ｂ１〜Ｂ５に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度１０を有するダイヤモンド砥粒）を用いたラッピング工程と、砥粒を含まないｐＨが８．５以上１４以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、表面粗さＲｙおよびＲａが低い結晶表面が得られた。また、比較例ＢＲ１においては、ｐＨが７であり、６より大きいことから、結晶表面に残留する不純物であるＣ（炭素）の濃度が高くなった。
【００８５】
（実施例Ｃ１〜Ｃ１３）
１．ラッピング工程
ＩＩＩ族窒化物結晶１としてＨＶＰＥ法によりファセットを形成して成長させた高転位密度領域および低転位密度領域を含むｎ型ＧａＮ結晶基板を用いたこと、硬質砥粒１６として粒径３μｍのＳｉＣ砥粒（モース硬度：９．５）を用いたこと、定盤１５としてポリウレタン製の不織布パッドを貼り付けたステンレス製の定盤を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面をいう。この表面を（０００１）面とする。）のラッピング工程を行なった。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは３０ｎｍ、表面粗さＲａは３．２ｎｍであった。
【００８６】
２．無砥粒ポリシング工程
次に、砥粒を含まないポリシング液２７として、表３に示すアルカリを含み、表３に示すｐＨおよびＯＲＰを有する液を用いたこと、また、ポリシングパッド２８として、表３に示す圧縮率を有するポリウレタン製発泡体パッドを用いたこと、また、定盤２５としてアルミニウム製の定盤を用いたこと、また、ポリシング圧力を表３に示す圧力としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）のＧａ原子表面（この表面を（０００１）面とする）の無砥粒ポリシング工程を行なった。
【００８７】
上記工程により、表３に示す実施例Ｃ１〜Ｃ１３の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度、高転位密度領域の凹み深さ（すなわち、図４における低転位密度領域１ｋの表面と高転位密度領域１ｈの表面との高低差Ｄ）、平坦面領域率（すなわち、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓの面積に対する低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓの面積の割合（百分率））および表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。ここで、不純物であるＳｉ（ケイ素）の濃度は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線）法によって測定した。このＳｉは、ＳｉＣ砥粒に由来するものと考えられる光干渉式段差計により測定した。また、高転位密度領域の凹み深さは、また、平坦面領域率は、光干渉式段差計による表面形状データから算出した。また、表面粗さＲｙおよびＲａは、実施例Ａ１と同様にして求めた。結果を表３にまとめた。
【００８８】
【表３】
0005668769.tif 000004
【００８９】
表３を参照して、実施例Ｃ１〜Ｃ１３に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度９．５を有するＳｉＣ砥粒）を用いたラッピング工程と、砥粒を含まないｐＨが１以上６．５以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、高転位密度領域の凹み深さが小さく、平坦面領域率が大きく、表面粗さＲｙおよびＲａが低い結晶表面が得られた。実施例Ｃ１では、ポリシングパッドの圧縮率が小さいことから、表面粗さＲｙおよびＲａが増加した。実施例Ｃ７では、ポリシングパッドの圧縮率が大きいことから、高転位密度領域の凹み深さが大きくなった。実施例Ｃ８では、ポリシング圧力が小さいことから、不純物濃度が大きくなった。実施例Ｃ１３では、ポリシング圧力が大きいことから、高転位密度領域の凹み深さが大きくなった。
【００９０】
（実施例Ｄ１〜Ｄ７）
１．ラッピング工程
ＩＩＩ族窒化物結晶１としてＨＶＰＥ法によりファセットを形成して成長させた高転位密度領域および低転位密度領域を含むｎ型ＧａＮ結晶基板を用いたこと、硬質砥粒１６として粒径４μｍのＡｌ2Ｏ3砥粒（モース硬度：９）を用いたこと、定盤１５としてポリウレタン製の不織布パッドを貼り付けたステンレス製の定盤を用いたこと、またラッピング圧力を２９．４ｋＰａ（３００ｇｆ／ｃｍ2）以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面をいう。この表面を（０００１）面とする。）のラッピング工程を行なった。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは２６ｎｍ、表面粗さＲａは２．４ｎｍであった。
【００９１】
２．無砥粒ポリシング工程
次に、砥粒を含まないポリシング液２７として、表４に示す酸および酸化剤を含み、表４に示すｐＨおよびＯＲＰを有する液を用いたこと、また、ポリシングパッド２８として、表４に示す圧縮率を有するポリウレタン製発泡体パッドを用いたこと、また、定盤２５としてステンレス製の定盤を用いたこと、また、ポリシング圧力を３９．２ｋＰａ（４００ｇｆ／ｃｍ2）としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）のＧａ原子表面（この表面を（０００１）面とする）の無砥粒ポリシング工程を行なった。ここで、表４中のＴＣＩＡはトリクロロイソシアヌル酸を示す。
【００９２】
上記工程により、表４に示す実施例Ｄ１〜Ｄ７の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度、高転位密度領域の凹み深さ（すなわち、図４における低転位密度領域１ｋの表面と高転位密度領域１ｈの表面との高低差Ｄ）、平坦面領域率（すなわち、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓの面積に対する低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓの面積の割合（百分率））および表面粗さＲｙおよびＲａを測定した。ここで、不純物であるＡｌ（アルミニウム）の濃度は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線）法によって測定した。このＡｌは、Ａｌ2Ｏ3砥粒に由来するものと考えられる。また、高転位密度領域の凹み深さは、光干渉式段差計により測定した。また、平坦面領域率は、光干渉式段差計による表面形状データから算出した。また、表面粗さＲｙおよびＲａは、実施例Ａ１と同様にして求めた。結果を表４にまとめた。
【００９３】
【表４】
0005668769.tif 000005
【００９４】
表４を参照して、実施例Ｄ１〜Ｄ７に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度９を有するＡｌ2Ｏ3砥粒）を用いたラッピング工程と、砥粒を含まないｐＨが１以上６．５以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、高転位密度領域の凹み深さが小さく、平坦面領域率が大きく、表面粗さＲｙおよびＲａが低い結晶表面が得られた。実施例Ｄ１では、ポリシングパッドの圧縮率が小さいことから、表面粗さＲｙおよびＲａが増加した。実施例Ｄ７では、ポリシングパッドの圧縮率が大きいことから、高転位密度領域の凹み深さが大きくなった。
【００９５】
（実施例Ｅ１〜Ｅ１２）
１．ラッピング工程
硬質砥粒１６として粒径２μｍのダイヤモンド砥粒（モース硬度：１０）を用いたこと、定盤１５としてポリウレタン製の不織布パッドを貼り付けたステンレス製の定盤を用いたこと、またラッピング圧力を２９．４ｋＰａ（３００ｇｆ／ｃｍ2）としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面。この表面を（０００１）面とする。）をラッピングした。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは２５ｎｍ、表面粗さＲａは２．３ｎｍであった。
【００９６】
２．軟質砥粒ポリシング工程
次に、図１および図３を参照して、結晶ホルダ１１（図３においては結晶ホルダ３１に相当する）に固定したままラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を以下のようにして軟質砥粒ポリシングした。ポリッシュ装置（図示せず）に設置された直径３００ｍｍの定盤３５上にポリシングパッド３８を設置し、ポリシング液供給口３９から軟質砥粒３６を含むポリシング液３７をポリシングパッド３８に供給しながら、回転軸３５ｃを中心にしてポリシングパッド３８を回転させるとともに、結晶ホルダ３１上に重り３４を載せることにより結晶ホルダ３１に固定されたｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をポリシングパッド３８に押し付けながら、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を結晶ホルダ３１の回転軸３１ｃを中心にして回転させることにより、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面）をポリシングした。
【００９７】
ここで、軟質砥粒３６としては粒径が０．５μｍのＦｅ2Ｏ3砥粒（モース硬度：６）を用いた。また、軟質砥粒３６を含むポリシング液３７としては、酸としてＨＣｌ（塩酸）および酸化剤としてＨ2Ｏ2を含み、２のｐＨおよび７００ｍＶのＯＲＰを有する液を用いた。また、ポリシングパッド３８としては、表５に示す圧縮率を有するポリウレタン製の発泡体パッドを用いた。また、定盤３５としてはアルミニウム定盤を用いた。ポリシング条件について、表５に示すポリシング圧力で、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）およびポリシングパッド３８の回転数はいずれも３０ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）〜１００ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）、ポリシング時間は６０分間とした。
【００９８】
３．無砥粒ポリシング工程
次に、砥粒を含まないポリシング液２７として、酸としてＨＣｌ（塩酸）および酸化剤としてＨ2Ｏ2を含み、ｐＨが２およびＯＲＰが７００ｍＶを有する液を用いたこと、また、ポリシングパッド２８として、表５に示す圧縮率を有するポリウレタン製のスウェードパッドを用いたこと、また、定盤２５としてステンレス製の定盤を用いたこと、また、ポリシング圧力を３９．２ｋＰａ（４００ｇｆ／ｃｍ2）としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（Ｇａ原子表面）を無砥粒ポリシングした。
【００９９】
上記工程により、表５に示す実施例Ｅ１〜Ｅ１２の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度、高転位密度領域の凹み深さ（すなわち、低転位密度領域の表面と高転位密度領域の表面との高低差）、平坦面領域率（すなわち、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓの面積に対する低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓの面積の割合（百分率））、表面粗さＲｙおよびＲａ、ならびに加工変質層の厚さを測定した。ここで、不純物であるＣ（炭素）の濃度は、ＡＥＳ（オージェ電子分光）法により測定した。このＣは、硬質砥粒であるダイヤモンド砥粒に由来するものと考えられる。また、不純物であるＦｅ（鉄）の濃度は、ＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線）法により測定した。このＦｅは、軟質砥粒であるＦｅ2Ｏ3砥粒に由来するものと考えられる。また、表面粗さＲａおよびＲｙは、実施例Ａ１と同様にして求めた。結果を表５にまとめた。
【０１００】
４．ＩＩＩ族窒化物積層体の製造工程
次に、図５を参照して、上記の実施例Ｅ１〜実施例Ｅ１２の無砥粒ポリシング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をＭＯＣＶＤ装置内に配置して、このｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面（Ｇａ原子表面）上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１（ドーパント：Ｓｉ）および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２（ドーパント：Ｓｉ）、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１（ドーパント：Ｍｇ）および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２（ドーパント：Ｍｇ）を順次形成して、ＩＩＩ族窒化物積層体５００を得た。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造とした。
【０１０１】
こうして得られたＩＩＩ族窒化物積層体５００をＰＬ（フォトフミネッセンス）法により発光させた光の強度（ＰＬ強度）を測定した。結果を表５にまとめた。
【０１０２】
５．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造工程
さらに、図６を参照して、上記の実施例Ｅ１〜実施例Ｅ１２のＩＩＩ族窒化物積層体５００のｎ型ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の他方の主表面（Ｎ原子表面）上に第１の電極６６１として、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１０００ｎｍのＡｌ層、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ２０００ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、窒素雰囲気中で加熱することにより、直径１００μｍのｎ側電極を形成した。一方、ＩＩＩ族窒化物積層体５００のｐ型ＧａＮ層６３２上に第２の電極６６２として、厚さ４ｎｍのＮｉ層、厚さ４ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、ｐ側電極を形成した。上記積層体を４００μｍ×４００μｍの大きさにチップ化して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を得た。
【０１０３】
その後、上記ｐ側電極（第２の電極６６２）をはんだ層６７０で導電体６８２にボンディングし、上記ｎ側電極（第１の電極６６１）と導電体６８１とをワイヤ６９０でボンディングして、ＬＥＤを含む半導体デバイス７００を得た。
【０１０４】
上記のようなＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００および半導体デバイス７００を実施例毎に２００個製造して、その物性を確認した。これらのうち所定の特性を有するものを製品として、その歩留り（単位：％）を表５にまとめた。
【０１０５】
【表５】
0005668769.tif 000006
【０１０６】
表５を参照して、実施例Ｅ１〜Ｅ１２に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度１０を有するダイヤモンド砥粒）を用いたラッピング工程と、モース硬度が７以下の軟質砥粒（たとえば、モース硬度６を有するＦｅ2Ｏ3砥粒）を含むポリシング液と圧縮率が０．８％以上５％以下のポリシングパッドを用いて、ポリシング圧力が４．９ｋＰａ以上９８ｋＰａ以下の条件で行なう軟質砥粒ポリシング工程と、砥粒を含まないｐＨが１以上６．５以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、高転位密度領域の凹み深さが小さく、平坦面領域率が大きく、表面粗さＲｙおよびＲａが小さい結晶表面が得られた。
【０１０７】
ここで、実施例Ｅ１では軟質砥粒ポリシング工程で用いられるポリシングパッドの圧縮率が小さいことから、表面粗さＲｙおよびＲａが増加した。実施例Ｅ６では、軟質砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力が小さいことから、硬質砥粒に由来する不純物（Ｃ）の濃度が大きくなった。実施例Ｅ１２では、軟質砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力が大きいことから、軟質砥粒に由来する不純物（Ｆｅ）の濃度が大きくなった。
【０１０８】
また、実施例Ｅ２〜Ｅ５およびＥ７〜Ｅ１２は、結晶表面の不純物濃度が低く、表面粗さＲａおよびＲｙならびに加工変質層の厚さが小さいことから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が高くなり、歩留りよくＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られた。一方、実施例Ｅ１は、不純物濃度が高く加工変質層の厚さが大きいことから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が低くなり、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留りも低下した。また、実施例Ｅ６は、結晶表面の不純物濃度が高く加工変質層の厚さが大きいことから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が低くなり、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留りも低下した。
【０１０９】
（実施例Ｆ１〜Ｆ１２）
１．ラッピング工程
ＩＩＩ族窒化物結晶１としてＨＶＰＥ法によりファセットを形成して成長させた高転位密度領域および低転位密度領域を含むｎ型ＧａＮ結晶基板を用いたこと、硬質砥粒１６として粒径４μｍのＳｉＣ砥粒（モース硬度：９．５）を用いたこと、定盤１５としてフェノール樹脂製の定盤を用いたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面）をラッピングした。かかるラッピングによりｎ型ＧａＮ結晶基板の表面は鏡面となった。このラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板の表面粗さＲｙは３２ｎｍ、表面粗さＲａは３．４ｎｍであった。
【０１１０】
２．軟質砥粒ポリシング工程
次に、図１および図３を参照して、結晶ホルダ１１（図３においては結晶ホルダ３１に相当する）に固定したままラッピング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を以下のようにして軟質砥粒ポリシングした。ポリッシュ装置（図示せず）に設置された直径３００ｍｍの定盤３５上にポリシングパッド３８を設置し、ポリシング液供給口３９から軟質砥粒３６を含むポリシング液３７をポリシングパッド３８に供給しながら、回転軸３５ｃを中心にしてポリシングパッド３８を回転させるとともに、結晶ホルダ３１上に重り３４を載せることにより結晶ホルダ３１に固定されたｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をポリシングパッド３８に押し付けながら、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）を結晶ホルダ３１の回転軸３１ｃを中心にして回転させることにより、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面）をポリシングした。
【０１１１】
ここで、軟質砥粒３６としては粒径が０．１μｍのＳｉＯ2砥粒（モース硬度：７）を用いた。また、軟質砥粒３６を含むポリシング液３７としては、酸としてリンゴ酸および酸化剤としてＨ2Ｏ2を含み、２のｐＨおよび７００ｍＶのＯＲＰを有する液を用いた。また、ポリシングパッド３８としては、表６に示す圧縮率を有するポリウレタン製の発泡体パッドを用いた。また、定盤３５としてはアルミニウム定盤を用いた。ポリシング条件について、表６に示すポリシング圧力で、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）およびポリシングパッド３８の回転数はいずれも３０ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）〜１００ｒｐｍ（回／ｍｉｎ）、ポリシング時間は６０分間とした。
【０１１２】
３．無砥粒ポリシング工程
次に、砥粒を含まないポリシング液２７として、酸としてリンゴ酸および酸化剤としてＴＣＩＡ（トリクロロイソシアヌル酸）を含み、ｐＨが２およびＯＲＰが７００ｍＶを有する液を用いたこと、また、ポリシングパッド２８として、表６に示す圧縮率を有するポリウレタン製のスウェードパッドを用いたこと、また、定盤２５としてステンレス製の定盤を用いたこと、また、ポリシング圧力を１９．６ｋＰａ（２００ｇｆ／ｃｍ2）としたこと以外は、実施例Ａ１と同様にして、ｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面）を無砥粒ポリシングした。
【０１１３】
上記工程により、表６に示す実施例Ｆ１〜Ｆ１２の表面処理を行い、表面処理後の結晶表面の不純物濃度、高転位密度領域の凹み深さ（すなわち、低転位密度領域の表面と高転位密度領域の表面との高低差）、平坦面領域率（すなわち、低転位密度領域１ｋにおける全表面１ｋｓの面積に対する低転位密度領域１ｋの平坦面領域１ｐｓの面積の割合（百分率））、表面粗さＲｙおよびＲａ、ならびに加工変質層の厚さを測定した。ここで、不純物であるＳｉ（ケイ素）の濃度、高転位密度領域の凹み深さ、平坦面領域率、表面粗さＲｙおよびＲａは、実施例Ｃ１と同様にして求めた。このＳｉは、硬質砥粒であるＳｉＣ砥粒に由来するものと考えられる。また、加工変質層の厚さの測定は、結晶を劈開面で破断した断面のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により行なった。結果を表６にまとめた。ここで、表６中のＴＣＩＡはトリクロロイソシアヌル酸を示す。
【０１１４】
４．ＩＩＩ族窒化物積層体の製造工程
次に、図５を参照して、上記の実施例Ｆ１〜実施例Ｆ１２の無砥粒ポリシング後のｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）をＭＯＣＶＤ装置内に配置して、このｎ型ＧａＮ結晶基板（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の一方の主表面（低転位密度領域のＧａ原子表面および高転位密度領域のＮ原子表面）上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型半導体層６２０としての厚さ１μｍのｎ型ＧａＮ層６２１（ドーパント：Ｓｉ）および厚さ１５０ｎｍのｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層６２２（ドーパント：Ｓｉ）、発光層６４０、ｐ型半導体層６３０としての厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層６３１（ドーパント：Ｍｇ）および厚さ１５０ｎｍのｐ型ＧａＮ層６３２（ドーパント：Ｍｇ）を順次形成して、ＩＩＩ族窒化物積層体５００を得た。ここで、発光層６４０は、厚さ１０ｎｍのＧａＮ層で形成される障壁層の４層と、厚さ３ｎｍのＧａ0.85Ｉｎ0.15Ｎ層で形成される井戸層の３層とが交互に積層された多重量子井戸構造とした。
【０１１５】
こうして得られたＩＩＩ族窒化物積層体５００をＰＬ（フォトフミネッセンス）法により発光させた光の強度（ＰＬ強度）を測定した。結果を表６にまとめた。
【０１１６】
５．ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの製造工程
さらに、図６を参照して、上記の実施例Ｆ１〜実施例Ｆ１２のＩＩＩ族窒化物積層体５００のｎ型ＧａＮ結晶（ＩＩＩ族窒化物結晶１）の他方の主表面（低転位密度領域のＮ原子表面および高転位密度領域のＧａ原子表面）上に第１の電極６６１として、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ１０００ｎｍのＡｌ層、厚さ２００ｎｍのＴｉ層、厚さ２０００ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、窒素雰囲気中で加熱することにより、直径１００μｍのｎ側電極を形成した。一方、ＩＩＩ族窒化物積層体５００のｐ型ＧａＮ層６３２上に第２の電極６６２として、厚さ４ｎｍのＮｉ層、厚さ４ｎｍのＡｕ層から形成される積層構造を形成し、不活性ガス雰囲気中で加熱することにより、ｐ側電極を形成した。上記積層体を４００μｍ×４００μｍの大きさにチップ化して、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を得た。
【０１１７】
その後、上記ｐ側電極（第２の電極６６２）をはんだ層６７０で導電体６８２にボンディングし、上記ｎ側電極（第１の電極６６１）と導電体６８１とをワイヤ６９０でボンディングして、ＬＥＤを含む半導体デバイス７００を得た。
【０１１８】
上記のようなＩＩＩ族窒化物半導体デバイス６００および半導体デバイス７００を実施例毎に２００個製造して、その物性を確認した。これらのうち所定の特性を有するものを製品として、その歩留り（単位：％）を表６にまとめた。
【０１１９】
【表６】
0005668769.tif 000007
【０１２０】
表６を参照して、実施例Ｆ１〜Ｆ１２に示すように、モース硬度が７より大きい硬質砥粒（たとえば、モース硬度９．５を有するＳｉＣ砥粒）を用いたラッピング工程と、モース硬度が７以下の軟質砥粒（たとえば、モース硬度７を有するＳｉＯ2砥粒）を含むポリシング液と圧縮率が０．８％以上５％以下のポリシングパッドを用いて、ポリシング圧力が４．９ｋＰａ以上９８ｋＰａ以下の条件で行なう軟質砥粒ポリシング工程と、砥粒を含まないｐＨが１以上６．５以下のポリシング液と圧縮率が１．５％以上２０％以下でのポリシングパッドを用いてポリシング圧力が０．９８ｋＰａ以上５８．８ｋＰａ以下の条件で行なう無砥粒ポリシング工程を含む表面処理により、結晶表面の不純物濃度が低く、高転位密度領域の凹み深さが小さく、平坦面領域率が大きく、表面粗さＲｙおよびＲａが低い結晶表面が得られた。
【０１２１】
ここで、実施例Ｆ１では軟質砥粒ポリシング工程で用いられるポリシングパッドの圧縮率が小さいことから、表面粗さＲｙおよびＲａが増加した。実施例Ｆ５では軟質砥粒ポリシング工程で用いられるポリシングパッドの圧縮率が大きいことから、高転位密度領域の凹み深さが大きくなった。実施例Ｆ６では、軟質砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力が小さいことから、硬質砥粒に由来する不純物（Ｓｉ）の濃度が大きくなった。実施例Ｆ１２では、軟質砥粒ポリシング工程におけるポリシング圧力が大きいことから、高転位密度領域の凹み深さが大きくなった。
【０１２２】
また、実施例Ｆ２〜Ｆ４およびＦ７〜Ｆ１１は、結晶表面の不純物濃度が低く、高転位密度領域の凹み深さが３μｍ以下で、平坦面領域率が４０％以上であることから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が高くなり、歩留りよくＩＩＩ族窒化物半導体デバイスが得られた。一方、実施例Ｆ１は、表面粗さＲｙおよびＲａならびに加工変質層の厚さが大きいことから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が低くなり、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留りも低下した。また、実施例Ｆ６は、結晶表面の不純物濃度が高いことから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が低くなり、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留りも低下した。また、実施例Ｆ５およびＦ１２は、高転位密度領域の凹み深さが３μｍより大きく、平坦面領域率が４０％未満であることから、ＩＩＩ族窒化物積層体のＰＬ強度が低くなり、ＩＩＩ族窒化物半導体デバイスの歩留りも低下した。
【０１２３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２４】
１  ＩＩＩ族窒化物結晶、１ｈ  高転位密度領域、１ｋ  低転位密度領域、１ｋｓ  低転位密度領域における全表面、１ｐｓ  平坦面領域、１１，２１，３１  結晶ホルダ、１１ｃ，１５ｃ，２１ｃ，２５ｃ，３１ｃ，３５ｃ  回転軸、１４，２４，３４  重り、１５，２５，３５  定盤、１６  硬質砥粒、１９  砥粒供給口、２７，３７  ポリシング液、２８，３８  ポリシングパッド、２９，３９  ポリシング液供給口、３６  軟質砥粒、５００  ＩＩＩ族窒化物積層体、６００  ＩＩＩ族窒化物半導体デバイス、６２０  ｎ型半導体層、６２１  ｎ型ＧａＮ層、６２２  ｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ層、６３０  ｐ型半導体層、６３１  ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ層、６３２  ｐ型ＧａＮ層、６４０  発光層、６５０  ＩＩＩ族窒化物層、６６１  第１の電極、６６２  第２の電極、６７０  はんだ層、６８１，６８２  導電体、６９０  ワイヤ、７００  半導体デバイス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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